JP6130826B2 - フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、フィルタカートリッジおよび関連するフィルタに関する。本発明は、主に内燃機関内に送られる燃焼空気のためのフィルタに関するが、該フィルタは排気ガス、オイル又は燃料などの他の流体の濾過のために用いられてもよい。
より詳細には、本発明は、特に大流量空気のろ過が必要とされる応用、例えば貨車、バス、商用車および作業機械のような自動車応用、又は産業応用におけるフィルタに関する。

知られているように、自動車分野又は産業分野において空気のろ過は、概して、ろ過すべき流体のための入口とろ過された流体の出口を有する外部ケーシングと、ろ過すべき流体のための入口に連通する、例えば外側のチャンバを画定するのに適したフィルタカートリッジとを備えるフィルタによって行われる。

このようにして、入口から出口に向けて流れる流体は、そこに存し得る不純物を捕捉するフィルタ膜を横切ることになる。

典型的なフィルタカートリッジは、筒状フィルタ膜および上側と下側の２つの支持プレートを備え、それら支持プレートは、フィルタ膜の両端に取り付けられる。

支持プレートのうちの少なくとも１つには、通常、フィルタ膜の縦軸線に芯合わせされた中央穴が設けられ、フィルタ膜が内部から外部に向けて横切るように構成される場合には、その中央穴を通してフィルタ膜の内部容積がろ過すべき流体の入口に連通して配置され、フィルタ膜が外部から内部に向けて横切るように構成される場合にはその中央穴を通してフィルタ膜の内部容積がろ過された流体の出口に連通して配置される。

ケーシングは、このタイプの空気フィルタにおいては概して、支持体本体を備え、支持体本体はフランジ（又はプレート）に一致し、出口を画定する穴を備え、フィルタ膜の内部チャンバと連通するようにセットされる。

知られているように、このタイプのフィルタによってろ過される空気の流速を高めるために、例えば低い負荷損値を課すなど、少なくとも空気の通路がこの分野の基準と規格によって設定されるような一定値を超えることないように、フィルタカートリッジは相当な寸法を必然的に呈しなければならない。

フィルタカートリッジの寸法が重要であるために、これらの応用においてその取付けおよび交換はそれを運転および操作のステップに繋がる問題となる。

フィルタカートリッジの取付けを専門とする人員の作業を軽減しようとして、従来技術はケーシングに（例えばビーカー本体又は支持プレートのカバーに）フィルタカートリッジを着脱自在に係合するためのさまざまな解決策を提供する。

これらの解決策の第１のタイプは、差込みピンタイプ係合を利用するものであり、このタイプの係合は、フィルタカートリッジに画定された少なくとも２つの異形突起（ｐｒｏｆｉｌｅｄ ｐｒｏｔｒｕｓｉｏｎ）を備え、各突起は、フィルタカートリッジが支持フランジの方に短く軸線方向に移動して結果的にフィルタカートリッジの軸線の周りに少し回転することによって係合が行われるように、フィルタカートリッジに形成される特定の溝に挿入されるようになっている。

しかしながら、これらのバヨネット結合（ｂａｙｏｎｅｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）は、主に係合の複雑さを要することに起因するいくつかの欠点を呈する。

それは通常、フィルタカートリッジおよび支持フランジ（又はケーシング）との間に相互回転をブロックする手段を備える必要があり、それは例えば可撓性要素、複雑形状又はねじ組織（ｔｈｒｅａｄｅｄ ｏｒｇａｎ）を有する溝である。

それらのブロッキングシステムは、一方では、フィルタカートリッジの交換が繰り返された後は特に、とりわけ信頼できず、時間とともにまったく耐性がなくなり、他方では、それらはフィルタカートリッジを交換するための保守業務のための時間上のコストだけでなく、フィルタカートリッジおよびケーシング（支持フランジ）の生産コストの増大につながる。

第２の公知のタイプの係合、すなわち上記バヨネット結合の変形例は、軸線方向のスナップ係合を備えているものの、フィルタカートリッジの重量と大きな寸法により係合手段の正確な位置決めを評価困難にするので、ろ過すべき流体の高流速が存在する空気フィルタに利用されるものではない。

さらに、かなりの重量のあるフィルタカートリッジの係合を確保する必要性は、必然的に取り外すのが難しい軸線方向のスナップフィットとなることに繋がってしまう。

本発明の目的は、単純で合理的で且つ比較的廉価の解決策の範疇で上記の欠点を解決することにある。

これらの目的は、独立請求項に記載される本発明の特徴によって達成される。従属請求項は、本発明の好ましい態様および／または特に好都合な態様を示している。

特に、本発明は、フィルタ膜と、少なくともフィルタ膜に取り付けられてフィルタカートリッジと支持体本体との間の近傍の軸線に沿う相互移動によって支持体本体に対してスナップ係合するようになっているスナップ係合要素を有する支持要素と、を備えるフィルタカートリッジを提供する。

本発明において、支持要素は、フィルタカートリッジと支持体本体とを軸線について相互に回転することによって、支持体本体からスナップフィット要素を離脱させるようになっている離脱手段を備える。

この解決策によれば、フィルタカートリッジの離脱作業が容易になり、十分な剛性と耐性があり相当な重量のフィルタカートリッジを支持するのに適した掛止要素（ｈｏｏｋｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ）を利用することができる。

さらに、この解決策によれば、このフィルタは使用上の信頼性が高く、比較的廉価であり、この分野において通常用いられるバヨネット結合システムを実現し易い。

フィルタ膜は有利には、フィルタカートリッジの縦軸線である軸線に沿って延在する長手形状を呈し、さらに例えばフィルタ膜は縦軸線に沿って実質的に一定の横断断面を呈する。

本実施形態において、係合手段は、支持体本体とフィルタカートリッジとを互いに着脱自在に拘束するように、例えば支持プレートに対してフィルタカートリッジを軸方向に少し移動することによって、支持体本体にフィルタカートリッジの軸線に対する横断方向におけるスナップ係合による補完的な嵌合を生じさせる弾性可撓歯を備える。

この解決策により、フィルタカートリッジの取り付けは明らかに簡単で迅速になる。

本発明の更なる実施形態では、上記歯が径方向に対して傾斜する側面を備えることであり、例えばフィルタカートリッジの軸線について少し回転することによって、その傾斜側面が支持体本体から歯を離脱するために支持体本体と協働するようになっている離脱手段を画定する。

これは、支持体本体からフィルタカートリッジを交換のために取り外す作業に特に好都合で迅速であることを意味する。

さらに本発明では、少なくとも流体のための通路穴と、少なくとも通路穴と連通する密閉容積を区切るために支持体本体に関連づけられたフィルタカートリッジにスナップフィットする各係合要素と、を設けた支持体本体を備えるフィルタを提供する。

支持体本体の各係合要素は有利には、当接面が設けられた係合座を備え、フィルタカートリッジの係合要素は、当接面に着脱自在に係合するようになっている。

特に、フィルタの支持体本体は、少なくとも係合面に関連付けられてフィルタカートリッジの係合要素を当接面に向けて案内するのに適した案内面を備える。

この解決策により、フィルタカートリッジは常に係合座の方に導かれるので、その座自体との係合要素の位置合わせが容易にされ、このように、フィルタカートリッジを支持するようになっている本体に対するフィルタカートリッジの移動が含まれることで、係合を達成することができる。

さらに、本発明の実施形態では、フィルタの支持体本体は、係合座に係合要素を入れるために、係合座に向けて収束し、当接面はそれぞれ当接面に対する傾斜面を画定する。

このようにして、フィルタカートリッジは、単に係合要素を１つの案内座上にスライドさせることで、各係合座に向けて支持プレートに対するその各係合座の位置のそれぞれに導かれる。

係合手段は有利には、係合座の当接面からフィルタカートリッジの係合要素を離脱するために、支持体本体に実現される係合座に関連づけられた離脱斜面を備える。

このようにして、フィルタカートリッジを支持するようになっている本体からフィルタカートリッジを離脱する作業は、より容易でより早くより信頼性が高い。

離脱斜面は、フィルタカートリッジの軸線に対する横断方向に傾斜した平面を画定し、フィルタカートリッジをその軸について少し回転することで、その斜面は係合座から遠ざかるように歯をその方向に撓ませるようになっている。

より一層有利には、フィルタカートリッジの歯の傾斜側面と係合座の離脱斜面は、当接面から歯を離脱させるために、支持体本体に対してフィルタカートリッジを軸回転させることによって、ドラッギング接触する状態になるようにした。

また、支持体本体は、フィルタカートリッジに関連づけられ、しっかりと密閉するようになっているフランジと、フランジから延出されるアペンデージ（ａｐｐｅｎｄａｇｅ）とを備え、係合座はアペンデージに実現される。

また、支持プレートとフィルタカートリッジとの間の密閉性を確保する目的で、フィルタは、例えばフィルタカートリッジに関連づけられ、フィルタカートリッジと支持体本体との間に挟まれて、フィルタカートリッジの係合要素と支持体本体に実現される係合座との間のスナップ係合によってその間で圧縮されるシールリングを少なくとも備える。

本発明の更なる特徴および利点は、添付図面の図を用いて非限定的な例によって提示される以下の説明を読むことにより明らかになろう。

本発明のフィルタの縦断面を示す不等角投影図である。 図１のＩＩの詳細図である。 図１のフィルタにおけるフィルタカートリッジの側面図である。 図３を上方から見た図である。 図３のフィルタカートリッジの上側支持プレートの不等角投影断面図である。 図５の側面図である。 図４のＶＩＩの拡大詳細図である。 図１のフィルタの側面の詳細である。 図８を上方から見た図である。 図８のＸ−Ｘ断面図である。 図１０の拡大詳細図である。

図１に例示されるフィルタ１０は、特に貨車のような大型車、バス、商用車又は自走式作業車のために、自動車分野に適用される空気フィルタである。

フィルタ１０は、ビーカー本体１１（図３に示す）と、図中参照符号２０によってその全体が示されるプレート形の支持体本体（支持プレート）を有する外部ケーシングを備え、その支持体本体は、ビーカー本体１１を（例えばねじ組織などによって、直接的又は間接的にはカバーによって）気密に閉じ、ビーカー本体内に配列されるのに適したフィルタカートリッジ３０を支持するのに適している。

さらに、ビーカー本体１１は、ろ過すべき空気のための入口穴１２を画定する。

支持プレート２０は、例えば環状フランジにより上に位置してろ過される空気の流出路を画定する出口導管２２を備える環状フランジ２１によって画定される。

出口導管２２とは反対側において、支持プレート２０は、環状フランジの周囲を画定するように、環状フランジ２１の下方に突設する中空のアペンデージ（ａｐｐｅｎｄａｇｅ）２３を備える。

複数の係合座２４は、アペンデージ２３に設けられ、実質的にフラットで環状フランジ２１に平行な各当接面２５を画定するようになっている、例えば側面の長穴（ｓｌｏｔ）である。

各当接面２５は、アペンデージ２３において実現される側面の長穴の下縁によって画定される。

アペンデージ２３と、特にその下縁２６は、各係合座２４において２つの案内面２７を備え、案内面２７は各係合座２４に対して反対側に配列され、係合座に向けて収束するように傾斜している（従って、一対の案内面は各係合座に関連付けられ、アペンデージ２３に実現される）。

各案内面２７は、それぞれの係合座に向けて入口ゾーンを実現するように、当接面２５によって画定される平面に対して傾斜する平面を呈する。

言い換えれば、アペンデージ２３の下縁２６は、実質的に波状構造を呈し、案内面２７によって画定され、縦軸線Ａに垂直な方向に対して鋭角の傾斜を呈し、それぞれの一対の案内面２７の傾斜は、反対の方向にそれらの中央に向けて収束するようになっている。

２つの案内面２７の間において、下縁２６は、当接面２５に平行で実質的にフラット形状を呈し、アペンデージ２３の支持リブは実質的に下縁２６のフラット形状と当接面２５を離隔する。

各係合座２４の近傍において、アペンデージ２３は、そのアペンデージ２３の内側の側壁を画定する離脱斜面２８（図１１の詳細図に見ることができる）を呈し、離脱斜面２８は、アペンデージ２３の外側面と内側面との間で傾斜した接合面によって実現され、その接合面はアペンデージの外側面と内側面との間に比較的低い傾斜を有する突出形状を画定する。

離脱斜面２８におけるアペンデージ２３の側面線図は、係合座２４を画定する側面の長穴から始まって（径方向に）次第に大きくなる厚みを呈する。

図において例示される実施形態において、アペンデージ２３は、上から見て環状フランジ２１に同軸な仮想円周上に等距離で一列に配置された６つの係合座２４を呈する。

環状フランジ２１は、フィルタカートリッジ３０に実質的に気密に関連づけられており、環状フランジ２１の下面は、フィルタカートリッジ３０に対向するようになっていて、シールリング４０の静止ゾーンを画定し、シールリング４０は、入口導管２２とフィルタカートリッジとの間の密閉性を確保するように、環状フランジ２１とフィルタカートリッジ３０の間で圧縮して用いられるようになっている。

フィルタカートリッジ３０は、上側支持要素すなわち本実施形態における上側支持プレート３１と、下側支持プレート３２を備え、これらは筒状フィルタ膜３３の両端に取り付けられ、フィルタカートリッジ３０の実質的に円筒状の内部容積を区切り画定する。

上側支持プレート３１は、フィルタ膜３３の縦軸線Ａに芯合わせされる中央穴３４を呈し、フィルタ膜３３は環状フランジ２１の中央穴によって、ろ過された空気の出口導管２２に連通している。

上記の構成により、フィルタカートリッジ３０は、フィルタ膜３３の内容積であるチャンバ３５を画定し、ろ過された空気の出口導管２２と連通する。

複数の係合歯３６は、フィルタ膜３３と対向する上側支持プレート３１の表面に形成され、係合歯３６は上側支持プレートから起立して、上側支持プレート３１の方に向く係合面３７を画定する。係合面３７は実質的に平坦で、フィルタ膜３３の縦軸線Ａに対して実質的に垂直な平面上にある。

各係合歯３６は、傾斜側面３８（すなわち径方向に対して少なくとも傾斜した側面部を呈する）から更に成る。そして、アペンデージ２３において実現される離脱斜面２８に対して実質的に補完的な形状を有する。

傾斜側面３８の傾斜部分は、支持プレート２０についての、フィルタカートリッジ３０の縦軸線Ａに対する（図１０の波線矢印によって示される離脱方向への）少しの回転に伴って、アペンデージ２３の離脱斜面２８上又は係合座２４の側壁上を係合歯３６がすべり易くなるように、係合歯３６の側面部上に斜角をつけてなる。

係合歯３６の傾斜側面３８の反対側の側面は実質的にまっすぐであり（「まっすぐ（ｓｔｒａｉｇｈｔ）」とは径方向の平面上にある平坦な形状を呈することを意味するものとする）、離脱方向とは反対方向における縦軸線Ａに対するフィルタカートリッジ３０と支持プレート２０との相互回転をしっかりと止めるために、係合座２４はそれぞれまっすぐな側面を呈する。

特に、図において説明される実施形態においては、上側支持プレート５１に画定される穴と同心の仮想円周上に平面図において一列に配置され、相互に等距離である６つの係合歯３６がある。

係合歯３６のゾーン内には、上側支持プレート３１に設けられそこから起立する環状リリーフ３９が備えられ、環状リリーフ３９は環状突起３９と環状フランジ２１との間で圧縮して用いられるシールリング４０を支持する。

上記記載に関して、フィルタ１０は以下の通りに機能する。

フィルタ１０を組み立てるためには、フィルタカートリッジ３０を軸線方向に近づけて、支持プレート２０の各係合座２４にフィルタカートリッジ３０の係合歯３６を係合すれば足り、フィルタカートリッジ３０がどんな角度位置で挿入されても、係合歯３６は先ずはアペンデージ２３の下縁２６と接触する。

もし係合歯３６が係合座２４と位置が合っていなければ、案内面２７の１つを有する下縁２６の一部と接触し、フィルタカートリッジ３０が支持プレート２０に向けて軸線方向に押圧（および／または縦軸線Ａについて少し回転）されると、各係合座２４と位置が合うまで、係合歯３６は案内面２７上を摺動する。

この位置において、係合歯３６が、径方向に撓みつつ、係合座２４からその下縁２６を離隔するアペンデージ２３の可撓性リップを通り超すように、フィルタカートリッジ３０を軸線方向に更に移動することによって、係合歯３６は、アペンデージ２３に実現される側面の長穴それぞれに対してスナップ係合し、こうして係合座２４に対してもスナップ係合する。

特に、各係合座２４の案内面２７は、それぞれの係合座２４の各当接面２５に安定して静止する。

フィルタカートリッジ３０を支持プレート２０との係合から取り外すためには、係合歯３６の傾斜側面３８が係合座２４の離脱斜面２８に接触する方向（図１０に示される）に、フィルタカートリッジを少し回転させれば足りる。

各係合面３７がそれぞれの当接面２５から遠ざかるように、フィルタカートリッジ３０を同方向に回転し続けることによって、傾斜側面３８と離脱斜面２８との間で相互にドラッギング（ｄｒａｇｇｉｎｇ）されることで係合歯３６が径方向に撓み、このようにして、係合歯は支持プレート２０から軸線方向に遠ざかるように摺動できるようになり、フィルタカートリッジ３０は解放されて交換可能となる。

実施形態では図面に示し、本明細書で上述したように、係合歯３６はフィルタカートリッジ３０（特に、その上側支持プレート３１）に関連づけられ、係合座２４は支持プレート２０に実現されているが、係合座は、フィルタカートリッジ（例えばその上側支持プレート）と係合要素、すなわち係合歯に設ける代わりに、支持プレート又はケーシングのカバー又はフィルタカートリッジを支持するようになっている他のものに設けてもよい。

さらに、この分野における技術専門家であれば、本願明細書において以下の特許請求の範囲に定められる本発明の範囲から逸脱することなく、上述したフィルタ１０に技術的な応用に関する性質の他の多数の変更をすることができるであろう。

Claims (8)

1. 長手方向に縦軸線（Ａ）を有する筒状のフィルタ膜（３３）と、該フィルタ膜（３３）の軸端部に取り付けられた少なくとも１つの支持要素（３１）とを備えたフィルタカートリッジ（３０）であって、
   前記支持要素（３１）が、前記縦軸線（Ａ）に平行な軸方向に押圧されることで径方向に撓むことができる少なくとも１つの弾性可撓歯（３６）を備え、
   該弾性可撓歯（３６）が、
   前記支持要素（３１）に対向し、平坦かつ、前記縦軸線（Ａ）に対して垂直な平面上にある係合面（３７）と、
   前記縦軸線（Ａ）を含むラジアル平面上に存在しない傾斜部分を有し、前記フィルタカートリッジ（３０）を縦軸線（Ａ）回りに摺動回転させることによって前記弾性可撓歯（３６）を径方向に撓ませることができる傾斜側面（３８）と、
   該傾斜側面（３８）に対向し、前記縦軸線（Ａ）を含むラジアル平面上にある平坦な形状を呈する第１の側面と、を備えるフィルタカートリッジ（３０）。
2. 請求項１に記載のフィルタカートリッジ（３０）と、
   流体のための少なくとも１つの通路穴と、フランジ（２１）と、該フランジ（２１）から軸方向に突出するアペンデージ（２３）と、を備える支持体本体と、を備え、
   該アペンデージ（２３）が、少なくとも１つの係合座（２４）を有し、
   前記アペンデージ（２３）が、
   前記フランジ（２１）に対して平行かつ、前記フィルタカートリッジ（３０）の前記フィルタ膜（３３）の前記縦軸線（Ａ）に対して垂直な平面であって、平坦な形状を呈する当接面（２５）と、
   前記弾性可撓歯（３６）の前記傾斜側面（３８）に対して補完的な形状を有する離脱斜面（２８）を画定する第２の側面と、
   該離脱斜面（２８）に対向し、前記ラジアル平面上にある平坦な形状を呈する第３の側面、を有し、
   前記係合座（２４）が、該通路穴と連通する密閉容積を区切るように前記支持体本体を前記支持要素（３１）に案内し、フィルタカートリッジ（３０）の前記弾性可撓歯（３６）にスナップ係合するフィルタ（１０）。
3. 前記アペンデージ（２３）の自由端が、前記係合座（２４）に向けて収束し、前記弾性可撓歯（３６）の前記係合面（３７）を、前記当接面（２５）側に導く少なくとも１つの案内面（２７）を備える請求項２に記載のフィルタ（１０）。
4. 前記係合座（２４）に前記弾性可撓歯（３６）を入れるために、前記係合座（２４）に向けて収束し、それぞれ前記当接面（２５）に対して傾斜する平面を画定する２つの案内面（２７）を備える請求項３に記載のフィルタ（１０）。
5. 前記離脱斜面（２８）が、前記アペンデージ（２３）の内壁として画定され、前記当接面（２５）から前記弾性可撓歯（３６）の係合を外すために前記係合座（２４）から始まり、径方向の外方から内方に向けて厚さが次第に大きくなる請求項２に記載のフィルタ（１０）。
6. 前記離脱斜面（２８）は、前記アペンデージ（２３）の前記外方と前記内方とを接続する傾斜平面を画定し、前記弾性可撓歯（３６）に係合している前記離脱斜面（２８）が、前記フィルタカートリッジ（３０）を前記縦軸線（Ａ）回りに回転させることによって、前記係合座（２４）から遠ざかるように前記弾性可撓歯（３６）を前記径方向に撓ませる請求項５に記載のフィルタ（１０）。
7. 前記弾性可撓歯（３６）の前記傾斜側面（３８）が、前記当接面（２５）から前記弾性可撓歯（３６）の係合を外すために、前記支持体本体に対して前記フィルタカートリッジ（３０）を軸回りに回転させることによって、前記係合座（２４）の前記離脱斜面（２８）に接触する請求項６に記載のフィルタ（１０）。
8. 前記フィルタカートリッジ（３０）と前記支持体本体との間に挟まれ、前記弾性可撓歯（３６）と前記係合座（２４）との間のスナップ係合によってその間で圧縮される少なくとも１つのシールリング（４０）を備えた請求項７に記載のフィルタ（１０）。

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